在后基因组时代,对已知基因功能的解释成为研究重点,基因的功能是通过其表达产物蛋白质的功能来体现的。糖基化是蛋白质后修饰最重要的方式之一,是必需的生理过程,对蛋白质生物学功能的正确发挥起着至关重要的作用。80%以上的膜蛋白具有糖基化现象。近年来糖基化蛋白中糖链的结构与功能的研究非常活跃,并诞生了糖生物学这个新兴前沿学科。二十世纪六十年代以前,对糖基化蛋白的研究仍侧重于蛋白部分。目前的研究表明,糖基化蛋白上的糖链参与了各种生命现象的调节,如细胞识别、粘连与融合、信号传导、免疫与应答、细胞分化和形态发生都离不开糖链的参与。如果糖基化修饰出现缺陷,就会发生先天性糖基化缺陷疾病(CDG),目前在人类中已发现数十种此类疾病,其症状包括:智力发育迟钝、小脑发育不全、运动性共济失调、骨骼畸形等等。因此糖链在生命活动调节中扮演着非常重要的作用,糖链的结构与功能的研究有助于最终阐明参与糖链合成的有关糖基转移酶和糖苷酶表达基因的功能,也有助于搞清糖链在整个机体发育过程中的调控作用及相关疾病发生的机理。然而,由于糖链结构的复杂性和技术手段的限制,尤其是缺乏高通量和规模化的糖链结构解析方法,对糖基化蛋白糖链结构的研究远远滞后于对其功能的研究,严重制约了糖链结构与功能关系的研究。过去十年间,质谱技术在生物大分子的分析测定方面取得了长足进展,运用软电离方法及相关的多次裂解,测定多肽及蛋白的分子量和氨基酸序列,变得方便和迅速。质谱技术也正在被应用于糖类物质的分析,显示出广阔的前景。糖生物学研究的重要内容就是解析生物来源的糖复合物上糖链的结构,进而研究其调控功能,而这种生物来源的样品往往非常微量,分离纯化的难度也很大,传统的糖类物质结构解析方法显得力不从心,比如核磁共振法,往往需要毫克级的样品,并且需要单个纯的糖链,操作难度很大。而质谱的微量、快速、准确和高通量的特点正好满足了这一需求,尤其是软电离方式基质辅助激光解吸电离(MALDI)和电喷雾电离(ESI)的出现使质谱测定糖类物质的序列和连接方式成为可能。这两种电离方式能量较低,对糖类分子的裂解更有规律性,是目前研究糖类物质结构的最理想手段,灵敏度可达皮摩尔级。本课题组已建立起生物质谱分析糖链结构的一整套实验技术和糖链的相关分离技术,已用于线虫和水蛭糖链的分析,可以同时解析样品中所有糖链结构,实现糖链结构解析的规模化和通量化。本报告简要介绍作者近年来在美国的工作,涉及以下几方面内容:1.糖链的衍生化以提高质谱检测的灵敏度。2.糖链序列的测定。3.糖基化位点的确定。